视觉信息处理与FPGA实现  085401M05001H

学期:2020—2021学年(春)第二学期 | 课程属性:专业普及课 | 任课教师:李卫军,覃鸿,肖宛昂
授课时间: 星期二,第3、4 节
授课地点: 教一楼304
授课周次: 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13
授课时间: 星期四,第3、4 节
授课地点: 教一楼304
授课周次: 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13
课程编号: 085401M05001H 课时: 50 学分: 3.00
课程属性: 专业普及课 主讲教师:李卫军,覃鸿,肖宛昂 助教:李智伟
英文名称: Visual Information Processing and FPGA Implementation 召集人:

教学目的、要求

本课程为微电子、自动化、电子工程、信息安全、电子科学与技术、计算机科学与技术等学科研究生的专业普及课。本课程讲授和讨论视觉信息(图像、视频)处理前沿研究领域的新理论、基础方法、FPGA实现技术及其典型应用。主要内容包括图像/视频处理基础算法的原理及其MATLAB、C++实现技术, 点操作、直方图操作、滤波算法、边缘检测等图像处理算法的FPGA编程、仿真与验证技术,以及图像处理应用技术的新进展。通过本课程的学习,要求学生能掌握视觉信息处理的基本概念、理论、方法和技术,了解本领域最新的研究成果和发展动态,培养理论结合实际、解决具体问题的能力和探索新问题的思维方法。

预修课程

线性代数、信号与系统、程序设计、Verilog数字系统设计

教 材

自编

主要内容

PART I 基础部分(共12课时)
第1章 人类视觉系统介绍(2课时)
第一节	人眼构造与视觉的基本功能
第二节	视觉感知特性与原理
第2章 视觉认知特性及机理(2课时)
第一节	人类视觉特性PartI
第二节	人类视觉特性PartII
第3章 FPGA基础(2课时)
第一节	CPLD/FPGA基础及开发流程介绍
第二节	图像处理FPGA开发板
第三节	FPGA实际开发示范
第4章 Verilog HDL编程及FPGA实现(6课时)
第一节	Verilog语法基础(1)
第二节	Verilog语法基础(2)
第三节	功能模块的Verilog编程及FPGA实现
PART II 中级内容(共19课时)
第5章 空间域点操作及高级语言实现(4课时)
第一节	图像处理概述
第二节	图像几何变换
第三节	图像灰度变换
第6章 空间域点操作的FPGA实现(4课时)
第一节	数字图像处理系统
第二节	FPGA数字图像处理的设计流程
第三节	FPGA映射技术
第四节	点操作定义
第五节	常用点操作
第六节	多幅图像上的点操作
第七节	彩色图像的点操作
第八节	点操作FPGA实现实例
第九节	直方图的FPGA实现
第7章 图像滤波及高级语言实现(4课时)
第一节	空间滤波
第二节	频率域滤波
第8章 图像滤波及图像变换的FPGA实现(4课时)
第一节	均值滤波算法的FPGA实现;
第二节	中值滤波算法的FPGA实现;
第三节	几何变换图像处理算法的FPGA实现
第四节	线性变换图像处理算法的FPGA实现
第9章 图像复原及高级语言实现(2课时)
第一节	图像退化/复原过程的模型
第二节	噪声模型
第三节	仅有噪声的复原
第四节	退化函数估计
第五节	有退化和噪声的图像复原
第10章 形态学操作及高级语言实现(1课时)
第一节	集合论基本概念和操作
第二节	形态学基本操作
第三节	基本形态学算法
PART III 高级内容(共17课时)
第11章 图像分割及高级语言实现(1课时)
第一节	基于灰度值不连续性的分割
第二节	基于灰度值相似性的分割
第12章 仿生图像处理技术及应用(4课时)
第一节	形象思维与逻辑思维
第二节	仿生图像处理技术
第三节	机器艺术
第四节	人脸建模
第13章 运动目标检测及高级语言实现(2课时)
第一节	相邻帧差法
第二节	平均背景法
第三节	单高斯模型
第四节	混合高斯模型
第14章 人脸检测及高级语言实现(2课时)
第一节	机器学习基础
第二节	Viola-Jones人脸检测器
第15章 人脸检测的FPGA实现(1课时)
第一节	边缘检测
第二节	人脸检测
第16章 视觉处理中的机器学习算法FPGA加速(1课时)
第一节	Zynq FPGA
第二节	HLS
第三节	机器学习算法的FPGA加速
第17章 视觉仿生技术与人工智能芯片(4课时)
第一节	视觉仿生技术
第二节	人工智能芯片
第18章 总结与展望(2课时)
第一节	课程总结
第二节	技术展望
第三节	现场专题讨论
PART IV 考试(共2课时)

参考文献

主要参考书:
1.	《视觉原理》,作者:李铭,世界图书出版公司,出版时间:2012年6月
2.	《多维空间仿生信息学入门》,作者:王守觉等,国防工业出版社,出版时间:2008年01月
3.	《仿生模式识别与多权值神经元》,作者:王守觉、刘杨阳等,国防工业出版社,出版时间:2012年12月
4.	《数字图像处理》(第三版)作者:(美)冈萨雷斯,(美)伍兹 著,阮秋琦 等译,电子工业出版社,出版时间:2011年06月
5.	《Verilog数字系统设计教程(第3版)》,作者:夏宇闻编著,北京航空航天大学出版社出版时间:2015年06月 
6.	《基于FPGA的嵌入式图像处理系统设计》,作者:贝利 著,原魁,何文浩,肖晗 译,电子工业出版社,出版时间:2013年02月